Симбиоз поршневого и воздушно-реактивного двигателя

G.s.> Судя по первоисточнику, ДВС крутит аксиально-центробежный компрессор высокого давления, сжатый воздух от которого вращает турбину, а она вентилятор.

Не сжатый воздух, а полноценная турбина с камерой сгорания, как я понимаю.КПД ДВС может быть выше КПД турбины, но в современных ТРДД адская степень сжатия и, соответственно, хороший КПД, потому выигрыш минимальный.Кроме того,там должен быть дизель со всеми вытекающими, не держать же 2 топлива.Даже если КПД выше, затраты мощности и топлива на вращение турбины, приводящей вентилятор, намного выше, потому эконимия незначительна.В общем, небредовой версии у меня не выходит.

>первые идеи Коанды
Ожидался значительный рост мощности от сжигания топлива в камере сгорания реактивного двигателя,не строя газовую турбину.Делал ли это Коанда - неизвестно, кроме того, у него струя попала бы на перкалево-деревянную конструкцию. Работающий образец - Caproni Campini N.1, им не удалось получить выигрыш, поскольку тяга винта при том же двигателе была выше.

Wyvern-2>>> Интересно: неужели свободнопоршневой двигатель настолько сложнее создать?
Bredonosec>> а зачем? Просто ради камасутры? Больше ни для чего не пригодится.
Wyvern-2> Что бы избавится от ШПГ - что дает поршневым двигателям практически ту же удельную мощность. При том же или даже более высоком чем у дизеля К.П.Д. Трудно было догадаться?

Насмотрелся я этих Гениаральных конструкторов "безшатунно-безпоршневых" и прочих "безпальцевых" двигателей просто овердохрена! Благо (иногда сомневаюсь благо ли?) у нас в Куйбышеве/Самаре и авиамоторный завод за две остановки был от моего КуАЗ/Авиакор был, и факультет авиационных двигателей, и кафедра проектирования АД не из последних в Союзе. Так что этих "нестандартных" конструкторов наплодилось тоже изрядно, наряду с нормальными. Придет такой к нам в КБ с ворохом миллиметровок, или даже с "синьками", разложит их, начнет сказку сказывать... И весит то он (движок) практически как модельный МК-17, и тяга чуть меньше, чем на Протоне, и немножко горючки в бак сливает из атмосферы... А все благодаря вот "ентой хреновине с четырьмя проточками и отсутствия КШМ". Начнешь вопросы задавать конкретные, типа: а как ты этого параметра добился, или как вон ту фиговину делать собираешься, без двухмиллиметровых гномиков с надфилями - пипец, обиделся... Тут вон РПД уже имеющийся в рабочем железе, до нормальной серии никак не доведут...
ПС Правда ради справедливости стоит сказать, что и конструкторов разновообразимых пепелацев, весьма серьезной степени еб...эээ...шибанутости, от выпускников моей альма-матер, насмотрелся даже больше. Все-таки самолетных факультетов два, а моторный один!

G.s.> Судя по первоисточнику, ДВС крутит аксиально-центробежный компрессор высокого давления
Нет.
Как я понял:

Центробежный компрессор, это т.с. компрессор "среднего давления", далее воздух уходит в поршневой компрессор, который и предназначен для высокого давления.
Далее "пережатый" воздух уходит в КС, крутит турбину которая и приводит в действие оба компрессора.

Т.е. поршневая машина здесь не силовая. Соответственно нет проблем с отводом тепла, и нагрузки на ЦПГ меньше. Т.обр. не нужно высокопрочных и тяжелых материалов. Вся суета из-за возможности получить очень высокую степень сжатия, при уменьшении размера и массы. Ну и по топливу тут нет проблем, стандартный керосин. Он же может быть и смазкой в поршневом компрессоре.

Ну и в теме про малые ТВД я предлагал подобное, только вместо поршневой, извращался с винтовым комперссором, т.к. нет знакопеременных нагрузок.

Fakir>> НЯП, газы из ДВС крутят турбину, а уж она вентилятор. Преимущества ожидаются за счёт особенностей цикла, более высоких максимальных значений температуры-давления.
Fakir>> Где-то это сродни идее детонационных РД.
G.s.> Как раз написано, что турбина низконапорная.

Ессно. Турбина - низконапорная. Где ты усматриваешь противоречие?

G.s.> Что значит "газы из ДВС"?

А что это еще может значить?!

G.s.> А зачем тогда поршни?

Во-первых, сжимать чем будешь?

G.s.> Солярку можно сжигать и при постоянном объеме и выпускать горячий газ через сопло/форсунку.

Можно. Но это и будет поршневик с циклом Отто

А то, что ты имел в виду - будет не при постоянном объёме, а при постоянном давлении. Брайтон.

У поршневика - цикл Отто или Дизеля (лучше Отто), у турбины - цикл Брайтона. Они разные, у каждого есть участки, "недоступные" другому. Гибрид в принципе способен как бы добавить кусок одного цикла к другому.

s.t.> Центробежный компрессор, это т.с. компрессор "среднего давления", далее воздух уходит в поршневой компрессор, который и предназначен для высокого давления.
s.t.> Далее "пережатый" воздух уходит в КС, крутит турбину которая и приводит в действие оба компрессора.
s.t.> Т.е. поршневая машина здесь не силовая.
А можно показать на картинке, где ты всю эту чепуху увидел? )
Или в тексте.
Бо я вижу что на картинке, что в тексте описания строго обратную картину:

The piston engines increase thermal efficiency by using non - stationary isochoric - isobaric combustion, which enables higher peak pressures and temp eratures within the core engine. In the current design , the piston engine is connected with the high pressure spool and powers the axial - radial high pressure compressor (dark blue). The low pressure system is sim ilar to a conventional geared turbofan (GTF) architecture . This way, the outstanding power to weight ratio of low pressure turbine s can be fully utilized and an ultra - high bypass ratio is realized .

 

В точности, как я и описал постом ранее.

Да, кстати, компрессор центробежный выглядит иначе чем осевой, изображенный здесь.

Bredonosec> Да, кстати, компрессор центробежный выглядит иначе чем осевой, изображенный здесь.
Если ты не увидел на картинке центробежного компрессора, то скажи им чтобы рисовали почетче.
"For compactness, the HPC has three axial and one radial stage."

А поршневик, все же, силовой, ошибся.

s.t.> Если ты не увидел на картинке центробежного компрессора, то скажи им
Им говорить не надо. Они сами написали про осевой КВД. А не "радиальный среднего давления" (вообще непонятная формлировка)
То, что у осевого для укорачивния прилепили еще и ЦБ ступень, не означает, что весь компрессор стал цб. И что КВД стал неким "КСД".

s.t.> А поршневик, все же, силовой, ошибся.

Может быть я понял идею.Турбированный поршневой двигатель с очень большой турбиной. Осевой компрессор гонит воздух в поршневой двигатель, в котором происходит дополнительное сжатие и сгорание, потом турбина.Поршневой двигатель заменяет камеру сгорания и первые ступени турбины, профит - повышение температуры и перенос максимальной тепловой нагрузки на поршни, первые ступени - самые напряженные и дорогие. Газы могут выходить из поршневого двигателя с большим давлением и температурой, за ним все равно турбина. Самое простое - сделать двигатель с встречным движением поршней : прямоточная продувка способствует, нет клапанов и нечему прогорать и легко можно сделать раннее открывание выпуска.Все равно не выйдет, ресурс будет мизерный при приемлемом весе.

digger>Самое простое - сделать двигатель с встречным движением поршней : прямоточная продувка способствует, нет клапанов и нечему прогорать и легко можно сделать раннее открывание выпуска.

Нарисуйте пжалста.

digger>>Самое простое - сделать двигатель с встречным движением поршней : прямоточная продувка способствует, нет клапанов и нечему прогорать и легко можно сделать раннее открывание выпуска.
TEvg-2> Нарисуйте пжалста.

Думаю, как то так:

*

Wyvern-2> Думаю, как то так:
Так это картинка любого ДВС с турбонаддувом (канкретно эта из книжки про танковый 6ТД с.4 )

Вообще-то всё это сильно ВД-4К напоминает, только вместо винтов - винтовентилятор 2го контура.

А то что немцы нарисовали - очень на нашего Буншу похож © - Юмо-223/4

digger> Может быть я понял идею.Турбированный поршневой двигатель с очень большой турбиной.
только в нормальном вал ДВС идёт на нагрузку, а здесь - вращает компрессор для питания себя воздухом.
А вся полезная нагрузка - снимается только и исключительно с выхлопных газов. Уже потерявших энергию на работу в поршнях.


> Самое простое - сделать двигатель с встречным движением поршней : прямоточная продувка способствует, нет клапанов и нечему прогорать и легко можно сделать раннее открывание выпуска.Все равно не выйдет, ресурс будет мизерный при приемлемом весе.
вообще-то клапана всё равно нужны - как впускать топливо-то? Но что сама схема маразм - угу.

digger> Может быть я понял идею.
А до меня вот никак не доходит
digger> Турбированный поршневой двигатель с очень большой турбиной. Осевой компрессор гонит воздух в поршневой двигатель, в котором происходит дополнительное сжатие и сгорание, потом турбина.Поршневой двигатель заменяет камеру сгорания и первые ступени турбины, профит - повышение температуры и перенос максимальной тепловой нагрузки на поршни, первые ступени - самые напряженные и дорогие.
Это было бы здорово, если бы движения поршней превращались в поступательную работу.
digger> Газы могут выходить из поршневого двигателя с большим давлением и температурой, за ним все равно турбина.
Во-первых, представляю,как он будет реветь, так как вместо глушителя газы по большим давлением летят сквозь турбину в сопло.
Во-вторых, если они выпускаются под большим давлением, значит не совершают основную работу в цилиндрах.
В-третьих: так что крутит вентилятор?

G.s.> Это было бы здорово, если бы движения поршней превращались в поступательную работу.

ЗАЧЕМ? Если поршни совершают работу - это и значит, что снимать её надо именно с поршней.

G.s.> Во-вторых, если они выпускаются под большим давлением, значит не совершают основную работу в цилиндрах.

Да, они совершают её на турбине. В чём и задумка.

G.s.> В-третьих: так что крутит вентилятор?

Газы, блин!

Bredonosec> вообще-то клапана всё равно нужны - как впускать топливо-то? Но что сама схема маразм - угу.
То, что впускает топливо - это форсунка, а не клапан.Правда, в турбине она льет непрерывно, а в дизеле - впрыскивает и управляется запорным клапаном, устройство топливной аппаратуры сложнее, что еще 1 головная боль.

G.s.> Откуда прибыток? Только за счет повышения температуры/давления/степени сжатия в цилиндрах этого ДВС?
G.s.> За счет чего? Давно обещанные керамические поршни/гильзы?
По спецификации давление загоняется на 300 бар. Потому я и воспринял это как суперкомпрессор. В таком раскладе никаких керамических поршней не надо, т.к. сгорания в них нет. А если это силовой агрегат, то по охлаждению непонятно.

G.s.> P.S. Немного офтоп, но может знает кто, какой процент тяги добавляет автомобилю с ДВС выхлопная труба? Меня всегда удивляли конструкции, когда срез выхлопной трубы загибают вниз к земле. Ведь хоть доли процента, но выхлоп толкает?

У авто - ничтожно малый, не имеет значения ибо в пределах погрешности измерения. А вот в авиации ВМВ делали реактивно-эжекторные выхлопные трубы (и даже реактивные маслорадиаторы!) что давало + до 5-7% тяги.

s.t.> По спецификации давление загоняется на 300 бар. Потому я и воспринял это как суперкомпрессор. В таком раскладе никаких керамических поршней не надо, т.к. сгорания в них нет. А если это силовой агрегат, то по охлаждению непонятно.


Для охлаждения (и промежуточного интеркулер компрессор-ДВС тож)
Гуталину воздуха навалом.

По циклу (красный) топливо в цилиндры таки подаётся и грит (наклонный пунктир).

Invar> Для охлаждения (и промежуточного интеркулер компрессор-ДВС тож) Гуталину воздуха навалом.
что-то не вижу я на схеме никаких признаков интеркулера, да и как его куда впихнуть - тоже... Это всё-таки процесс с большим расходом воздуха, не хухры мухры..

Invar> По циклу (красный) топливо в цилиндры таки подаётся и грит (наклонный пунктир).
А правильно-ли я понимаю, что правая вертикальная красная - это работа газа по расширению в цилиндре для-ради совершения работы по вращению собственного компрессора?
Если так, то всё это архитектурное излишество - лишь для того, чтоб жрать больше топлива и создать что-то технически более сложное (и тяжелое и габаритное) для совершения той же работы, чем вышло бы в случае классической камеры сгорания без необходимости потоку в ней гонять возвратно-поступательно различные массы металла, и терять энергию на нагрев всей этой тряхомудии, как в процессе сжатия, так и горения и в процессе потери газом энергии на крутых поворотах.

.
Bredonosec> что-то не вижу я на схеме никаких признаков интеркулера, да и как его куда впихнуть - тоже... Это всё-таки процесс с большим расходом воздуха, не хухры мухры..

А он на схеме и не показан-как сладкое, но трудновпих**мое остался в описании


Bredonosec> А правильно-ли я понимаю, что правая вертикальная красная - это работа газа по расширению в цилиндре для-ради совершения работы по вращению собственного компрессора?

И заканчивается она? На 10 бар, а дальше интересный момент с нагревом перед турбиной, похоже, он таки есть.

Это всё очень очень прилично.

А для двигателя такой тяги однозначно выдающиеся параметры.

А вот что в боооольшом минусе - так это вес конструкции. Он по прикидкам тож выдающийся, но со знаком минус.

G.s.>> P.S. Немного офтоп, но может знает кто, какой процент тяги добавляет автомобилю с ДВС выхлопная труба? Меня всегда удивляли конструкции, когда срез выхлопной трубы загибают вниз к земле. Ведь хоть доли процента, но выхлоп толкает?
Использование реактивных выпускных патрубков на одномоторных истребителях ВМВ на максимальных скоростях давало прибавку в несколько км/ч.
Ну, еще : ЛОБОВОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ СИСТЕМ ВСАСЫВАНИЯ И ВЫХЛОПА | Авиация - коммерческая, гражданская, спецавиация...
Так что использовать выхлопные газы ДВС для вращения вентилятора несколько утопично...

deccer> Так что использовать выхлопные газы ДВС для вращения вентилятора несколько утопично...

"Использовать газы из камеры сгорания ТРД для вращения турбины несколько утопично..."

Это - НЕ выхлопные газы ДВС в привычном понимании, ну что тут непонятного?!

Wyvern-2> А вот в авиации ВМВ делали реактивно-эжекторные выхлопные трубы (и даже реактивные маслорадиаторы!) что давало + до 5-7% тяги.
Эти прибавки они, скорее всего, давали на стенде.
А будучи поставлены на самолет, эта прибавка тяги съедалась повышением лобового сопротивления и увеличением массы конструкции.